автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Обоснование параметров и режимов работы гидрофицированных погрузочных машин непрерывного действия

РГ6 Ой

. г ПР

" ' Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Новочеркасский государственный технический университет

На правах рукописи

МЕНЬШЕНИНА Елена Александровна

УДК 621.869 622.619

Обоснование параметров и режимов работы гидрофицированных погрузочных машин непрерывного действия

05.05.05 — «Подъемно-транспортные машины» 05.05.06 — «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 1994

Работа выполнена в Шахтииском филиале Новочеркасского государственного технического университета.

Научный руководитель —доктор технических наук, профессор Хазанович Г. 111.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

•• профессор Беленький Д. М.

кандидат технических наук, доцент Чефранов В. В.

Ведущее предприятие — Копейский машиностроитель

ный завод

Защита диссертации состоится а апреля 1994 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета К 063.30.11 Новочеркасского государственного технического университета.

346400, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан « марта 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук

ЕРЕЙСКИЙ В. Д.

ОБЩАЯ ХЛТ'АКГГЕРИСТИХСА РАБОТЫ

Высокопроизводительная работа современного предприятия невозможна без правильно организованных и надежно работающих средств транспорта. В технологических схемах непрерывного и циклического транспорта сыпучих и крупнокусковы:: материалов суаественную рель играют погрузочное мапины. Один из наиболее распространенных типов - иавини с парными кагребакепки лапам;: (ПКНЛ). установленными на врашавиихся кривошипных дисках. Они позволяют обеспечить бесперебойную работу конвейерного транспорта, полную механизацию погрузэчно-разгруэочнкх операций. С их покешью осуществляют погрузку материалов .из штабелей, в том числе слежавшихся, влахных. с высокой крупностью к крепостью: перегрузку с одного транспортного средства на другое. П5ШЛ используется на железнодорожных узлах, при складировании, доставке сырья в химич&скоп и металлургической промышленности, при дооыче полезных ископаемых, проходке горных выработок, на горнообогатительных комбинатах. Серилно выпускаются несколько типоразмеров машин с нагребающими лапами, в том числе типа ПНБ I погрузочные непрерывного действия бокового за::вата); масинц легкой серии применяются при погрузке песчаников, сланцев, песка, угля крепость» до 3 единиц по шкале про». Ы.Н. Протодья-конова: мапины тяжелой серии - при погрузке материалов крупностью до 1 м и крепостью до 22 единиц.

ПЫНЛ разработаны в двадцатых годах нашего столетия и с тех пор непрерывно совершенствуются. адаптируясь к изменявшимся нуждах производства и демонстрируя высокую производительность, рабочие качества, технологические достоинства.

Кафедрой "Горные кабины и оборудование" Шахтинского Филиала Новочеркасского государственного технического университета проведены наблюдения за работой ПИНЛ Ясногорского машиностроительного завода э-го типоразмера в производственных условиях рудников. что соответствует наиболее тяяелым .условиям их эксплуатации. Наблюдения показали, что кратковременная средняя производительность составляет в-9 М*/МИН . по сравнению с паспортным значением 5.в М3/шш . неравномерность грузопотока во времени весьма высокая, при этом процесс управления требует непрерывного контроля при работе на высоких штабелях в условиях периодического обрупения их верхних зон. В условиях значительных знакопеременных нагрузок, в непосредственном контакте с погружай- -

г -.-----•

мьи материалом работает редукторы погрузочного органа, согласно нашим наблюдениям и данный эарода-и^готовителя. наименее надежным является именно атот узел, имеющий низкую наработку на' отказ и высокую трудоемкость восстановления.

В этом контексте. перспективы дальнейшего развития ПМНЛ связаны с усовершенствованием конструкции погрузочных органов, сниаением металлоемкости и трудоемкости изготовления, повышением их налегкости и ремоктопригодности, а такге применением рационального управления ходовоя частью, позволяющим стабилизировать нагрузки ка рабочем органе, снизить энергоемкость погрузки и ооеспэчить полисе использование ресурса машины.

Соотзетх-тэие ддасоерггахли!-! ххланз'

ра.ОСУх' ИГШ и целевым комплетссх^ыг-' прог^раммгим / диссертационная работа выполнена в рамках договоров N 4291 "Разработка и проварка работоспосооности погрузочного органа типа ПКБ с гидроприводом поступательного дьпетвия". N Г? 1890011436 и N 4408 "разработка и создание погрузочное машины с гидротицированш»: погрузочным органом" с Ясногорским машиностроительным заводом; соответствует- бюдзетлоп тема и п.53.691 "Вопроса теории, совершенствования и создания средств механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочках. транспортно-складских работ" и продолжают традиционное- для научной иволы НГТУ направление по исследованиям рабочих процессов, разработке новых конструкций и выбору рациональных параметров машин.

Целзь работы.' Повышение • эффективности , ПЫНЛ путем совершенствования, .конструкции привода их рабочих органов и обоснованного -выбора рациональных параметров и рекима подачи машины,

Даоя работы. Применение гидропривода поступательного действия для вращения вадхпих дисков нагребавших лап и устройства управления импульсного типа; учат особенностей стохастического характера процесса всаииодепствид исполнительного органа со штабелем для выбора параметров погрузочной машины с гидроприводом рабочего органа и рациональным разимом подачи, основные нгзлхЧшью'. положения: - наилучшая реализация энергетических ресурсов машши достигается выбором рациональных геометрических соотношения в гидроприводе нагребающих лап поступательного действия с исполь-

эованием критерия' т.кшгального отклонения давления в гиярома-гистрали от давления, соответствующего синусоидальному моменту сопротивления при взаимодеаствии лап со итаболеи. и регулированием подачи по усредненному пиковому значению нагрузки на исполнительном органе за один оеорот дисков,- рациональнее геометрические параметры гидропривода нагребающих лап позволяют обеспечить максимальные кпд. снизить коэффициент неравномерности давления в гидромагистрали; они обоснованы о виде постоянных для любого типоразмера питателя величин: разности Фаз врааения точек крепления приводных . цилиндров на кривоиипных дисках, причем значение фаз отсчитывается по направлении врацения каждого. нэ дисков от симметричных относительно оси питателя точек: угла, задающего опережавшее положение лапы относительно крепления отстающего в фазе .цилийдра: независимого от других параметров системы максимального конструктивно реализуемых расстояния мезлу опорами цилиндров на плите питателя :1 диске к центром соответствующего кривошипа.- активное импульсное воздействие со стороны ходовой части погрузочной машины стимулирует обрушение, препятствует образованно зон зависания в верхних частях высоких втабелеп крупнокускового материала, способствует рыхлению части штабеля, контактирующей с питателем и попаданию материала в бункер скребкового конвейера;

- выоором рациональных значения частоты следования и коэффициента заполнения импульсов при дискретной подача на штабель достигается повышение производительности'и- снижение нагрузок в приводе рабочего органа по сравнению с режимом непрерывно'! подачи при равной скорости ходовой части.

Нгучнал новизна: .

- обоснованы критерии и процедуры виоера геометрических параметров гидропривода нагребамаих лап и режима подачи, обеспечивающие максимальную производительность рабочего органа при заданном допустимом уровне нагрузок.•

- установлены закономерности влияния геометрических параметров гидропривода нагребаюаих лап ка характер его нагружения. для оценки которого использованы КПЛ. коэффициент неравномерности давления в гидромагистрали;

- ос-еслечени методические предпосылки обоснованного сопоставления результативности непрерывного и дискретных режимов

подачи ПМНЛ на штабель в аналогичных условиях с учетом их влияния на процесс Формирования объема материала в активноп зоне;

- установлены впервые закономерности влияния коэффициент; заполнения импульсов и частоты включения ходовой части на повышение производительности погрузочного органа и сниаение нагрузок в его приводе.

В рогьогге» гааидащалслтоя:

- установленные при обобщении результатов производственна: наблюдения пути повышения производительности и надежности ПЕН. за счет усовершенствования приводов кривошипных дисков и при> мекения устройств управления подачей рационального типа;

- конструктивные схемы погрузочных органов с нагребавшим: лапами и гидроприводом поступательного действия (полоаительны< решения от 22.10.91 по заявке 4921045/03.от 25.01.92 по заявк 4866439/11);

- расчетные кинематические и эквивалентные динамически схемы для моделирования переходных процессов и критерии выбор рациональных параметров предлагаемых приводов:

- основные Факторы повышения производительности и стабили зацки нагрузок при работе устройства импульсного типа, функцио нальная схема которого защищена а.с. СССР N 1735943. связанны со стимулирующим процесс обрушения периодическим силовым воз делствием на итазоль погружаемого материала:

- математические модели, позволяющие производить вычисли тельный эксперимент процесса погрузки ПМНЛ с различными систе мами управления подачей и учитывающие стохастическое изменен» крупности погруяаэмого .материала;

- основные положения методики выбора параметров ПИНЛ с гид роприводом и устройством управления.

(Збоснованиость и достове^акос^Х'Ьа научных положений, выводов и реако— . меа-здахгий. достоверность. результатов подтверждаете; использованием современных -методов исследования: критически анализом научно-исследовательских работ, посвященных данное ропросу; применением апробированных статистических методов плг нировакия и обработки результатов экспериментов; методик мат< магического моделирования динамических процессов в систе)-"птабэль - погрузочный орган - устройство управления": прогш енревзлкя показателей надежности; адекватностью теоретически

моделей реальному процессу, доказанную с использованием функции Стькдента при принятом уровне статистической значимости киполнением расчетов на ЗБЫ. Относительные погрешности получен-гшх при вычислительном эксперименте значения матдматического огидания производительности и нагрузок рабочего органа не превосходят 10% при сравнении с эмпирическими данными.

Ея-хал-гемие ;рз.<5ехгы . Маучиога значение

- при изучении хастини процесса обруиения получено обосчо-Еание механизма воздействия импульсной подачи рабочего органа ка Формирование итабеля и грузопотока, га основе которого лол-т.-ерзд^на эффективность дискретного управления;

- доказана позмоеность.при учате стохастического характера изменения крупности материала- производить ЕЫбор рациональных параметров регама подач;: и сопоставление их эффективноегк путем вычислительного зкеп'еримента;

- подтверждено, что при обеспечении рационального режима подачи снижение частоты враиания кривошипных дисков не приводит к скисанию производительности за чистое время погрузки.

11}эак.тическоо ана.чание : - обоснованные эквивалентные гидродинамические схамы и соответствующие математические модели универсалы«! и позволяют осуществлять выбор рациональных параметров различных конструкция гидроприводов,- разработанные математические модели процесса выгрузки стабеля при управляемой непрерывной, релойноп и импульсной подаче применимы для выбора параметров режима подачи машин как с гидравлическим, так и с электромеханическим- приводом лэ.п:

- разработаны инженерная методика, программное обеспечение для выбора параметров и зскизныя проегст ПЫНЛ с устройством управления, в состав которой включен выбор геометрических соотношения в приводе, параметров гидроаппаратуры и реятама подачи.

Внедрею:а г>е:эзлтиьтла.то£» диссергагди-

онньк исследовании.

Результаты исследований использовапы:

- при разработке технического задания на проектирование и эскизного проекта гидроФицированноЯ ЯШ1Л с рациональной управляемой подачей совместно с Ясногорсккм мапзаводом;

- в инженерной методика выбора рациональных параметров погрузочной мапины с парными нагребающими лапами и ■ гидрофипкро-ванным рабочим органом, согласованной с Ясногорсккм капзаводок .

е.

и утвержденной институток внипирудмап.

Результата исследования рекомендуются к использовании научно-исследовательскими и проектными институтами, мааинострои-тельными заводами при разработке, проектировании и модернизации

пинл.

Агтроеящия работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на заседаниях Совета НТО Ясногорского маиаавода(1939-1991 г.),на научно-практически* конференциях Филиала НГТУ нн.С.Ордгонихидэа(1939-1993 г.).на научной конференции "Гидравлика и гядропкевмопривод маиин. автоматов и промышленных роботов в машиностроении" в Севастопольском Филиале РЯЭНТП общества "Зкание"(1990 г.).на научных семинарах каФедры "Горные масины и оборудование" ШФ НГТУ (1989-159С г.),на заседании кафедры горной механики и транспорта Московского государственного горного университета(1993 г.).

Публикя т тт-д-1. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, получена 1 авторское свидетельство и 2 полсоттельнш решения на изобретения.

Осыэом работы. Диссертационная работа состоит из сведения, четырех разделов, заключения и приложения; налегай; ка страницах, в тон числа на ¿10 страницах представде; текст. ЗЦ страницах - гисукки, страницах - таблицы й ¿а

страницах - прилояания; список использованных источников из наименований приволен на¿0 страницах.

Работа выполнена на кафедре "Горные машины и оборудование1 Шахтинского Филиала НГТУ.

ОСНОВНОЕ СХЭЛЕКЕАНИЕ РАКЗТЫ В 1 главе - диссертации проведен анализ публикация и сунес-твуещих разработок, позволивший выделить преобладающие тенденции совершенствования погрузочных машин с нагребающими -лапам (ПИИ), среди которгк отмечены следующие.

Замена асинхронного привода нагребающих лап гидравлически; позволяет добиться снижения знергсеикости процесса за. счс уиеныгаккя перегрузок исполнительного органа, вадуцих к отка зак. уменьшить число йехакических передач в зона погрузки. Б т< же вромя. нооеходаю рассчитывать параметры гидропривода дл максимальной ноаиости, реализуемой при допустимой первгрузк аявктродзягаталам, а следовательно, наращивать модность двига таял каслостанскн, применять насосы с высоким расходом рабочо

гкдкости. что ведет к увеличению стоимости машины и ее массы.

Но. возмозен иной путь резания проблемы. Необходимо стабилизировать нагрузки в приводе исполнительного органа на уровне, близком к максимально допустимому, применив систему управления подачей ходсвоя части каоин'ы по величине нагрузки ка рабочем органа. При этом следует обеспечить реким подачи, создакцил благоприятные условия для обрушения верхних частей штабеля. Этим требованиям удовлетворяет применение устройств управления дискретного типа. Их преимущество - в регулировании подачи наряду с улучшением условия эксплуатации гидропривода (снизение максимальных нагрузок на лапах благодаря дополнительному рыхлению погружаемого материала и стимулировании обрушения верхних частей птабеля при периодическом вклвченм* подачи).

Анализ известных и прадлозенных в последние годи конструкция П!!ЯЛ. в том число с гидроприводом рабочего органа, и разработанных разения устройств управления подачей как дискретного, та.:; и непрерывного типа, позволил сделать вывод о возможности дальнейшего соверванстсозания существующей принципиальной и компоновочной схемы ГШНЛ. с «хранением ее вакных достоинств.

При непосредственном участии автора разработана конструктивная схсгА магини с гидравлическим приводом исполнительного органа и устройством управления импульсного действия,.реализуг-еум один ир вариантов дискретного резима подачи, в которой сохранена схема нагребавших лап. закрепленных на кривошипных дисках. Остается справедливыми, известные рекомендации по выбору рациональных параметров машины. сееспечивавлио се Еисохспрсиз-подительну«. э^активну» работу. Применение гидрегркзода для зтой схемы (рис. 1) позволило добиться необходимых показателей надежности с минимальными затратами на переоснаиение магины.

Предлагаемое решение характеризуется применением в качество привода вращения лап 1 гидродвигателей поступательного действия 2 :: разработано в нескольких вариантах,, гавиценных авторским;: свидетельствами и полокительными резеннями (рис. I). В качестве ебьокта исследований принята схема с разностью фаз эракения течек крепления гэдроцилиндров на кривопипных дисках 3. Гидро-зияиндры привода распологены под плитой питателя 4. управление осуществляется распределителями ' 5. Распределение крутящего момента мевду дисками осуществляется посредством синхронизирующего вала в(р::с.1.а). при прохождении 'одним из цилиндров "мер-

ß • / ПогруЕОЧнке органи с гидроприводом нагребакщяз: лап

2 6 3 1

tspr.

—

а) со cö>ßuso»r ¿ (разе S), с нак/тоншмй лазал/а; браще/vtl^;

3 17 \ \ 5 1 3

<© С зидоа&ти веской

синхронизацией.

тзоп точки" синхронизирухшя вал выполняет роль • приводного для пере-дачи вращающего момента от одного гидроцилиндра обоим кри-вовипным дискам. Достоинство данной схемы - множество возмоянш: сочетания геометрических параметров. Это облегчает их выбор для обеспечения рационального режима нагруаэния.

Работоспособность конструкции подтверждена испытаниями модели в условиях экспериментального стенда. С коэффициентом моделирования А= 5 воспроизведены наиболее ткгелые условия рэботц. Недель обеспечиаает производительность не менее 6 мУмин в переводе на натурные условия, что соответствует паспортным данным серийной макины Ясногорского завода 3-го типоразмера.

Для стабилизации нагрузок в приводе на. уровне. близком к максимально допустимому, создания периодического силового воздействия. способствующего обрушению верхних зон штабеля И рыхлению участков, контактирующих с питателем, разработано устройство управления подачей импульсного действия (УУПШП. защищенное авторским свидетельством. Нагрузка в приводе используется в качестве регулируемого параметра, так как, она определяется глубиной внедрения погрузочного органа в птабель. средней крупностью погружаемого материала и углом откоса штабеля. Пиковые значения момента сопротивления на лап-гх соответствуют максимальной глубине внедрения лапу в итабель за один оборот крико-пипных дисков и язляотся точками, характеризующими взаимное распологение исполнительного органа и птабеля. Поэтому управление подачеп осуществлено по среднему пиковому значение момента за один оборот дисков.

Разработан аягоритн срабатывания устройства, согласно которому реализуется принцип мфотно-импульснои модуляции сигнала включения подачи. Включение УУПИД происходит с постоянной частотой. задаваемой оператором (0.125-0.6 Гц), коэффициент заполнения импульсов изменяется ступенчато. Уровни нагрузки, соот- ■ ветствуваие его изменению, регулируются. Это позволяет аппроксимировать различные виды зависимости реализуемой средней скорости подачи от нагрузки на лапах. Разработан и изготовлен экспериментальный образец для исследований и использования на полноразмерноп машине с гидравлическим и с электромеханическим приводом лап. ''."■'

Большой вклад в развитие представлений о рабочих процессах погрузки и транспортирования крупнокусковых материалов внесли ,

доктора технических наук . Я.Б.Калькицкий. З.А.Верклов. д.И.Беленький. 'с.с.иузгкн. Г.В. Родионов. Г.Н.Водяник, Г.Ш.Хазанович кандидаты технических наук .Н.В.Гонтарь. И.Ф.Рюмин. И.Д.Мариан О.П.Иванов. В.Г.Сильня. П.Д.Кравченко, А.П.Гадючко. с.Ы.Луза-нов. Ю.А.Васильев, Е.А.Крисаченхо. В.С.Пятин, Н.Н.Казачковскип А.Н.Ровекок, В.Б.ЧеФранов, В.к.козло; С.Е. Лохсвинин и другие.

Разработано описание процесса Формирования производительности и нагрузок рабочими органами ЯМНЛ и критерии выбора ради ональных параметров и геометрических соотношений в механизм) шарнирного четьгрехэвенника нагребающих лап, обеспечивающих эффективный захват и передачу материала на перегрузочный конвейер. что использовано при исследованиях. Кззестка модели процесса погрузки при регулируемой непрерывной к релейной подаче.

Нами принята за осхсзу модель процесса погрузки, учитывающая Формирование производительности за счет черпаний гребками, кулисами лап и непосредственного попадания материала в приемка бункер" конвепера, а такуе обрастания части материала с плит; питателя при паревнедрении, разработанная в НГТУ применитольш к условиям работы машины при релейной подаче ходовой части.

3 главе 2 обоснована Функциональная схема ПМНЛ с дискретны импульсным управлением (рис. 2). На схеме нанесены взаииосвяз! между основными параметрами процесса погрузки: скоростью подачи Vх. глубиной внедрения £> , производительностью Я ■ ооье-мом материала в активной'зоне V , моментом нагрузки на криво-пипнцх дисках и пропорциональным ьму давлением в гидромагнстра-лк привода Рл, Мп . сопротивлением внедрению №ви. , Обоснована задач исследований производилось с учетом указанны:: сзязей.

Асимметричное крепление птоков цилиндров на криэонигшы: дисках создает, неравномерность давления в гидромагкстрали 1 зависимости от угла их поворота., что, требует оценки и анализ; влияния на режим работы машины. Использование синхронизируюцегс Бала в качества приводного создает дополнительное динамичес.ко< звено при анализе переходных процессов: необходимо учитыаат! крутильные колебания вала,

Для использования давления з. гидромагистрали в качеств« регулируемой величины системы- управления подачей по нагрузке н; исполнительном органе нухно обеспечить соответствие пиковы: значений давления максимумам момента внешних сопротивления пр: работе лап. Анализ динамики гидроприводов с малыми линейными

функциональная схема система ПШШ с регулируемой импульсной подачеа

Вхад: форма а размеры параметры зЗена ара5очий орган - штадем"

Ходобая • часть машины

Титабеля

V*.

Мп

Механизм сцепления

V-

С

3

1

9

I

V

X

I

мЛ

1

V/

Выход: грузапот(ж~

Уровни нас/трои-ки задатчика

в&тчих нагрузки

,Шс

1ч(РЬый

Рис.2

''сполнитгль -механизм ¿мочения хоЗобзО част.

Та импульсный прес£ разэ6а>гс,ъ 5«г а реса- Г1?/Г4'.4 отнеси тыьхоза ¿\.г нала рассо-г-юс.ооания

скоростями выходных звеньев 1до 1 м/с) свидетельствует, что значения коэффициента динамичности при переходном процессе не превипают 1.2. Это позволяет для упрощения математической модели к достаточно четкого отслеживания Физических особенностей работы привода решать задачу выбора геометрических параметров моделкрованиим кинетостатических процессов при задании внешних нагрузок в »ункции полохения выходного звена Mj,"f(tp) отле^но анализируются в динамические процессы а приводе с целью проверки устойчивости системы при пуске и переключении.

На последующих этапах исследований моделируется работа исполнительного органа при обоснованном рациональном сочетании геометрических параметров, с учетом обеспечения устойчивой эффективной работы в наиболее тязелых условиях и при кратковременных перегрузках. Такой подход гарантирует работоспособность привода. и позволяет сувоств^нно сократить объем исследования и расчетов на ЭБК. При этом необходимость моделирования стохастического процесса обручения обусловлена стремлением повысить адекватность применяемых моделей реальному процессу к сократить количество экспериментов для обоснованного выбора параметров ргчгима управления за счет вычислительного зкеперкмента.

1!з вывензлогьнного вытекают основные задачи исследоьаний:

- составление математической модели кинематики привода погрузочного органа, выбор его геометрических параметров:

- разработка динамических моделей гидропривода и оценка устойчивости и качества переходных процессов, обоснование и выбор его параметров.- математическое описание выгрузки стабеля крупнокускового

материала с учетом особенностей режима работы гидропривода, рехика подачи и стохастического характера процесса обрусения;

- проверочный эксперимент для опенки а; ¡кватностл моделей;

- проведение зкеиериментальных исследований процесса взаимодействия погрузочного органа со итабелем при работе устройств управления различных типов; установление влияния регима подачи ка Физические процессы и уточнение моделей:

- сопоставление эффективности применения различных рейтов подачи по критерию максимальной производительности при допустимом уровне нагрузок;

- разработка методики выбора параметров ШШЛ с рациональным управлением подачей и подготовка технического задания и эскиз-

кого проекта ПЫНЛ в соответствии с рациональными параметрам.

для полного, использования энергетических ресурсов мавины и сближения киков давления с максимумом полезной нагрузки. применен критерия минимального отклонения реализуемого давления а гидронагнстрали Р от давления Ру^, пропорционального синусоидальному исменту сопротивления на лапах, Это . соответствует работе системы с постоянными механическими потеряли, когда вра-изюзая сила приложена по касательное т. диску, переключение распределителен отсутствует. Критерия аналитически принят э вида:

£ (Р-Р^)2/ (ля-1) - min.

il!

где Лп - число вычисления за один оборот диска.

Осуществляется выбор следующих параметров: а^ - расстояние от центра' диска до кргпленил ' гидроцилиндра иа плите питателя; X - радиус крепления цилиндра на диске: 9 - угол сдвига Фаз значения крепления цилиндров на различи«^ дисках; - угол меаду точками крепления цилиндра я лапы.

Установлено, что наилучшему рсейму нагр?аания соответствует схема размещения крепления лап и цилиндров ^"15°, 0=105° , приведенная на рис. 2. с максимальной конструктивно реализуемой величиной Зц и Т . что способствует увеличении плзча враиаюяая силы.' Давланиа з гидролинии соответстёуэт полезней нагрузке на лапах я может б«ть использовано а качества регулируемого параметра . Коэффициент неравномерности Рглх/Pain изменяется от значения 3.2 э исходном варианте до 2,5 для рационального сочетания параметров баз снигения реализуемой мощности и момента по сравнению с электромеханическим приводом._ Реальная.нагрузка.со-• гласно эксперименту, соответствует результатам моделирования.

С целью проверки устойчивости системы и ЕЫбора параметром гидропривода для обеспечения максимального хил смоделированы переходный процессы при пуске и переключении распределителен з наиболее тяжелых условиях работы, для трэхмассовсй приведенной схемы. Разработанные эквивалентные гидродинамические схемы я математические модели универсальны и позволяют осуществлять выбор параметров различных схем приводов с гидродеигателяш! поступательного действия.

слетела дифференциальных уравнения, описывающих процессы »

приводе погрузочного органа, имеет вид-.

1.'

2. ♦

3,

4. (2)

5.

6. Ф

-1 ^ Фа1^.

- момент ккерции цилиндра и связанных с ник аракагг-

к:л-/.ся члстйпрлбочего органа, приведекникк оси диска: <7,

- ксме.чт инэршм врацахздихся частей наслсст&кции. приведенная к. валу насоса: (01,С03 - угловая скорость дисков. \/с; -угловая скорость вала электродвигателя, 1/с,- '

«р^ - обобсакяая координата. - обобЕОНигя сила, Ри -дав.Ю11К(1 на выхода насоса,Ила: Ои ~ расход на выхода насоса. ь?/с; Ох - расход на участке перед разветвлением гкд-

Ссл - п?иаедекн;л] коэффициент податливости систе-«к; Ма - момент ка синхронизируизем валу,Н.и: Св - гест-ьость синхроннэирумего вала.

Установлено. что переходник процессы яэлкгггся колебательными, затухьаква«:. следовательно, система устойчива. Максимальный ксь4-*>и1уиент динамичности ке превосходит 2. постоянная времени в иомьит переключения распределителей определена при. коэсскциенте динамичности. разком 1.2 и находится в допустимых пределах, иаг-скмальниг КПД есу.чохко реализовать при увеличения эквивалентного отверстие. дросселя в слипе, что сопровождается увеличением постоянной времени к коэффициента яикая/чности. Частота вра-сения дисков ЗС кмС1 достигаете я при использовании насосов с иысокэе подачей. Ъто подтверждает необходимость управления хо-дс-ьоя часть», что пооьолит спекулирование' обрусения обеспечить

высокий уровень производительности при частоте 20.....22 юнГ1.

В глгдй 3 для обоснования выбора типа подачи сформулирована

сисичесхая гипотеза об особенностях механизма взаимодействия со

проьаачлсхсь

ктаболем при различных режв-лх. ПроьорглV иа подели покадровой сьамкой процесса с выкладыванием поверхности втаболя слоям;: оьравенных частиц. Реализован рогим импульсной подачи с постоянным коэффициентом заполнения и непрерывкой подачи при равной кредноя скорости. Полевение и состоите втаболя (рис.З) описывается средней крупностьв погружаемого латориала а ; углом

внутреннего трения р- .-углом. задавшим положение поверхностей скольжения ; углом естественного откоса ф^ .

При импульсном воздействии обрувенио происходят по поверхности схольгения СМ . располоаенноя под углом < р (рис.За). Частицы материала сдвигается по направленна поступательного движения наиины. з соответствии с законом сохранения импульса^

а с

Р^'**}[щ \Tidndt, (3 ) 1 о

где Рддд - напорное усилие насины; С - длительность воздействия питателя на нтабель;' - касса 1-частицы материала. азаимодвйствувзея с питателем; - скорость сдвизо-;:;;я 1-част;пщ. взаимодействующем,с питателем; Л - число сдвигаемы;: частиц.

Сязичесхая «артияа процесса погрузки при управляемой подача

£

А/ £

б). непрерывного типа

Рис. з

при это к посерхпость откоса переходит иэ положения СП в положение КМ . к значению р - угла, спрядблявдего продельное положение поверхностей скольжения. При кратковременном по-риодическон воздействии частицы из верхних зон постепенно сме-гастся ь зону погрузки в силу инерционных свойств материала, стабилизируется глубина внедрения и грузопоток.

Пои капрерыанся подаче происходит постоянное взаимодействие питателя с нижне.,"» частью ¿табеля и отбор материала из этоп ао-аы. Сте.чулирукцее импульсное воздействие отсутствуат. п верхних частях высоких птабблей могут Формироваться зона зависания. Сс-гдАЯтсл предпосылки для внезапного обрусения значительных обье-мса материала. паревнедрения и заклинивания лап.

С с. красе кпо необходимого количества ' эмпирических данных для адекватного опксакня процесса достигнуто путем .учета в разработанных моделях производительности и нагрузок стохастического изменения нормальна распределенного математического ожидания «рунности материала: О/ М=£{ (р () ) . согласно зависимости с.с.игзгина, определяется угол внутреннего трения.

Положение поверхностей скольгения согласно теории предельного расноввсия сыпучей среды определяется углом:

1 4 2 2 , . Е1пр

где <р1сг ¿Р -угол откоса втабьля. определенный на продыдуиьи

ваге расчета.

Изменения угла естественного откоса при изменении крупности не учитывались. Измокениа Л1Л происходит при Л5гта/2 . т.е. при ::ерекоьбш:и насини ка расстояние, сопоставимое с крупность» материала. Коэффициент вариации относительно математического ожидания эмпирически для рядового материала определен 0.3.

В главе 4 изложены методика проведения и результаты экспериментов в условиях стенда по проверке адекватности моделей, установлении плпянид импульсного ражима на характеристики работы привода и вида зависимости параметров импульсной подачи от нагрузки. Установлено вовшаенио производительности и снижение нагрузок исполнительного органа в зависимости от частоты и коэффициента заполнения импульсов, по сравнении с непрерывной подача» при равной средней скорости, что выражено в вида эмпирических коэффициентов (рис..4).

зависимости производительности и нагрузок от парамотроа импульсного режима,

^Рд, /.0

Иг ч

л

■"1

0,5 0,75 /,0 Аг3

ДО

Лои

" Ър? -цр '

^ ~ Рсрр е 0,6 >

Ц25 0,5 0,15 1,0 кз,

в ЧИП

Омкпр

!>=0,ЗГЦ

РИС. 4

Наибольиеа увеличений производительности и снижение нагрузок дает коэффициент заполнения 0.5 и частота включения импульсов 0,3 Гц (до 104 каждый Фактор), что позволяет в условиях рациональной подачи снизить частоту черпания до 22 об/мин.

Вычислительный эксперимент подтвердил адекватность разработанных моделей в сравнении с результатами физического моделирования. проверенную при помощи функции Стьюданта,

Выполнен вычислительный эксперимент для каинны, соответ-ствуюяея по установленной мощности маигке яечогорского завода Э-го типоразмера. Осуществлен выбор рациональных параметров для каждого из трех режимов. Их эффективность сопоставлялась по критерии максимума производительности при допустимом уровне нагрузок и. выполнении ряда ограничений: по напорному усилию, частоте включений ходовой части, по времени запаздывания сигнала в цепи управления, по допустимой глубине внедрения, и на основании результатов производился выбор рационального регима.

Установлено, что применение релайней и импульсной подачи позволяет достичь близких значения производительности 9-к м^мин. В случав импульсной подачи частота черпания снижена до

20-22 об/мин. не происходит перегрузок и заклинивания разочегс органа, что повышает эффективность работы гидропривода.

На основе результатов исследования разработана "Методика выбора рациональных параметров погрузочноя машины с гидрофкци-рованным погрузочным органом". "Кетодика..." состоит из трез частей: выбора геометрических параметров привода рабочего органа. параметров гидроаппаратуры и устройства управления: на ках-дом последуваем этапе результаты предшествующего учитываются 1 исходных данных, кетодика утверждена институтом ВКИПИрудмаш.

В соответствии с "методикой..." разработано техническо! задание на проектирование плнл. методика и техническое задали! приняты к использованию Ясногорскик машиностроительным заводом где выполнен эскиз..ый проект гидроФицкрованной пннл с устроя ством управления импульсного типа.

Выполненное тохнико - экономическое обоснование подтверхда ет эффективность предлагаемой конструкции. Наработка на отка погрузочного органа достигает 12 тыс* 1?. увеличивается межремонтный цикл машины до 100 тыс. н по сравнению с 60 тыс. г? в базовом варианте, производительность за чистое время погрузк повышается до 10.9 м/'мин за счет рациональной подачи. Экономический эффект у производителя достигается благодаря замене из готовляемых изде.;ип на серийно выпускаемые ■комплектующие и сни хению металлоемкости. У потребителя - за- счет умоиьиэния затрг на техническое обслуживание и ремонт (трудоемкость восстановлс ния работоспособности снижается с 1600 чел/мин до 231 чел/мин).

' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные исследования позволили разработать согласно це ли работы РанЛ с гидроприводом рабочего органа к устропствс управления рационального (импульсного) типа, что является реп« нием новой научяо-техничсскоп задачи, так как основой являют впервые изученные закономерности. В их числе установленные ос! бенности Формирования нагрузок в приводе предлагаемого рабсче] органа: взаимодействия лапины со штабелем крупнокускового кэт< риала, с учетом влияния рехина подачи и стохастического измен! ния крупности на процесс обрувения: результаты сопоставлен: эффективности различных рехимов подачи, разработана кетоди выбора параметров капины. Таким образом, цель работы достигн та. основные научныо и практические результаты следующие.

1. Анализ и обобвение результатов производственных наблгд

ниа выявила ресурсы по. производительности и надежности пинл. с возможностью их реализация путем изменения конструкции рабочего органа и применения устройств управления, позволяет;! х стабилизировать грузопоток и нагрузки на верхнем допустимом уровне.

2. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами и по-лохительными решениями конструктивные схемы погрузочных органов с нагребающими лапами и гидроприводом: Функциональная схема устройства управления подачея импульсного типа.

3. Разработаны математические модели, позволяюаие произвести выбор геометрических параметров привода погрузочного органа и гидроаппаратуры с учетом характеристик устойчивости и качества переходких процессов, для обеспечения максимального КПД и режима нагру.-екля. при котором давление в гидролинии может быть использовано как входной параметр системы управления подачея.

4. исследования процесса ьэанмодепствия погрузочного органа со штабелем при различных реяимах подачи позволили обосновать погнзение производительности и снигениэ нагрузок, уменьшение числа заклинивания лап при импульсном региме. Импульсная подача способствует дополнительному стимулировании процесса обрушения втабеля и рыхлении участков, контактирующих с питателем.

5. Результаты экспериментальных и теоретических исследования процесса погрузки показали, что рациональное управление подачея позволяет повысить производительность в 1,2 раза и снизить давление в гидроприводе минимум на 10%.

6. математические модели рабочих процессов, учитывающие стохастическое Формирование средней крупности погружаемого материала, позволили .сократить число экспериментов, необходимых для сопоставительного анализа эффективности различных режимов.

' 7. Доказана адекватность разработанных стохастических моделей. выборки экспериментальных'и расчетных данных принадлежат одной генеральнол совокупности, что подтверздено применением Функции' Стьюдента, значение коэффициента Стьядента для заданного уровня статистической значимости не превосходит допустимое.

8, Основные положения диссертационной работы включены в "Нетодику выбора параметров погрузочной машины типа ПНБ с гид-рофицироаашшм погрузочным органон", позаслявщуи произвести выбор параметров погрузочного органа, гидроаппаратуры привода, регима подачи при проектировании. "Методика..." принята и использована Ясногорскин маизаводом при разработка эскизного про-

екта майUKW. утверждена институтом ВНИПИрудмав. По расчетам, при установленной моекости, совпадавшей с базовой маюиноя. производительность за чистое время погрузки составит 9.5 м3/мин .

9. Расчетный экономический эффект у производителя составит 260060 руб. на годовой выпуск маиин (135 машин в год), у потребителя - 1317 руб. в год на одну машину (в ценах 1990 г.).

Оскок1ЫЫ0 рхйзульл-алгы дассераациодаак исследования ¡иэломсезмы о следузицих

IXy'ÖJTPOCÄIJKJXJC еХЕГГОра. :

1. Выбор параметров погрузочного органа типа пнв с гидроприводом поступательного действия. A.C. носенко. Е.А. сафонце-d^//система "Человек- машина- среда" в горлом деле. Настоящее и будукее: Теэ. докл. Всбс. науч. конф. молодых ученых и специалистов угольной пром-сти.-и..1990.-С.76-76.

2. саФонцева Е.А. Повыаенио эффективности погрузочных машин типа ПНБ применением устройств управлония. подачен//Система "Неловок- макина- среда" в горном деле. Настояаае и будущее: Tea. докл. всас. науч. конф. молодых ученых и специалистов угольной пром-стк.-М..1990.-С.79-01.

3. Кодолированио рабочих процессов погрузочных органов непрерывного действия с объемным гидроприводом. Е.А. сафонцева. A.C. Носенко//Рторой семинар по угольному мавиностроенио Кузбасса: Теэ. докл.. 22-23 окт. 1991.-Кемерово.1991.-С.51-52.

4. Применение регулятора нагрузки исполнительного органа для повышения Эффективности погрузочных мавин с нагребавшими лапами. Г.с1х&з&новнч, р.Е.Лоховинин, Е.А.Сафонцева//Второп семинар по угольному машиностроению Кузбасса: тез. докл.. 22-23 окт. 1981.-Кемерово.1991.-С.39-41.

5. A.c. 17ЭВ943 СССР. НКН Е 02 F 9/20. Устройство для управления механизмом подачи погрузочное мавины непрерывного действия/ Г.Ш. ЗСазановнч. Е.А. Сафонцева. В.К. Голованов. Е.З. Переплетчиков.-N 4761810/03,- Заявлено 16.00.89: опубл. 07.06.92. Вхш. N 21.

^ До 1992 года автор публиковала свои работы под Фамилией Сафонцева. Факт изменения Фамилии подтвержден свидетельством о сраке.